MICROBIOTE GASTRO-INTESTINAL: Suivre les bactéries… jusqu'au bout – Nature Communications

Pouvoir suivre les communautés bactériennes tout le long du tractus gastro-intestinal est essentiel pour identifier de nouvelles thérapies. Cette recherche de l’Institut Wyss de Harvard parvient pour la première fois à mesurer avec précision les taux de croissance des microbes du microbiote gastro-intestinal des mammifères. Ces travaux, présentés dans la revue Nature Communications inaugurent un nouveau mode de comptage et distribution de la division (ou croissance) cellulaire basé sur l’ingénierie cellulaire, un domaine en pointe de la biologie.

La nouvelle méthode utilise des cellules fluorescentes E. coli génétiquement modifiées pour mesurer les taux de croissance microbienne. Il s’agit de  » marquer  » puis  » re-capturer  » pour dénombrer et suivre l’espèce. Pouvoir évaluer les taux de croissance des microbes gastro-intestinaux est un exemple d’exploitation de la machinerie cellulaire et de son détournement par ingénierie génétique pour effectuer certaines fonctions spécifiques. Ici, la méthode développée sur ce principe pour calculer ces taux de croissance microbienne s’appelle « comptage et distribution de la division (ou croissance) cellulaire  » (ou DCDC : distributed cell division counting).

Le concept d’ordinateur cellulaire :  » Le rêve serait une sorte d’ordinateur à base de cellules capables de se souvenir, de compter, d’actualiser et d’effectuer un certain nombre de tâches d’une manière programmable« , expliquent les auteurs, professeurs, chercheurs et biologistes.

Le microbiote contient une grande quantité d’information génétique, le  » microbiome  » qui joue un rôle clé dans la vie de l’hôte. Les taux de croissance de ces communautés microbiennes évoluent en fonction de facteurs comme l’alimentation ou, par exemple la prise d’antibiotiques. Disposer d’une fenêtre d’observation de ces dynamiques de croissance peut permettre de comprendre les processus en jeu en cas d’infection, de traitement antibiotique ou de problèmes de santé comme le syndrome du côlon irritable, l’obésité et le cancer. Mieux comprendre ces dynamiques, permettra d’identifier de nouvelles thérapies.

Surveiller les microbes tout au long du tractus gastro-intestinal : Mais, jusque-là, en dépit de recherches de plus en plus nombreuses, jamais n’avaient été surveillées les cellules microbiennes au cours de leur voyage tout au long du tractus gastro-intestinal. On sait qu’à l’intérieur de l’intestin, les taux de croissance microbienne fluctuent en réponse à l’alimentation, au bien-être, à l’exercice et à l’environnement et sont également affectés par la concurrence inter-communautés. Ensuite, c’est la « zone noire », écrivent les auteurs, les microbes ne sont plus accessibles …D’où l’intérêt de cette nouvelle méthode de « comptage et distribution de la division cellulaire  » (DCDC) : E. coli, une espèce bactérienne commune du microbiote a été marquée par une protéine fluorescente de couleur rouge. L’analyse des  » déchets  » de souris nourries d’E coli génétiquement modifiée, a permis à l’équipe de compter précisément les divisions cellulaires bactériennes intervenues à l’intérieur tractus gastro-intestinal des souris. La protéine fluorescente a tagué la première génération de E. coli introduite dans l’intestin et a donc servi de repère à l’équipe pour calculer la dynamique des populations en analysant la proportion de cellules fluorescentes vs l’ensemble de la population de cellules recueillies. La méthode, appliquée à plusieurs espèces bactériennes pourrait ainsi permettre de mesurer comment la dynamique de croissance des différentes bactéries est impactée par différentes maladies ou interventions.

Autre conclusion, certaines espèces doivent mourir pour mieux survivre : C’est la découverte ici avec E. coli ; la mort des bactéries initiales introduites dans l’intestin joue un rôle clé dans la survie à long terme de l’espèce et l’aide à résister à la concurrence des autres souches microbiennes. En fait, de nombreux microbes meurent en entrant dans l’intestin, laissent la place aux  » nouvelles générations  » et, au fil du temps, leur taux de croissance finit par se stabiliser.

On l’aura compris, il s’agit maintenant de développer la méthode DCDC, pour surveiller un large éventail de microbes dans la fameuse  » zone d’ombre « . C’est une des applications de ces fameux  » dispositifs cellulaires  » composés de cellules vivantes programmées pour détecter et finalement transmettre aux chercheurs une information.

Source: Nature Communications Nov 2015 (In Press) via WYSS INSTITUTE Shining light on microbial growth and death inside our guts

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